▲“郧县人”被写入历史教科书第1课
学堂梁子（郧县人）遗址位于湖北省十堰市郧阳区（原郧县）青曲镇弥陀寺村，为旧石器时代遗址。1989年和1990年，学堂梁子先后出土2具保存完好的古人类头骨化石。 经科学研究，它们属于约100万年前的直立人，被命名为“郧县人”。“郧县人”1、2号头骨化石为人类发展史研究提供了珍贵的实物证据，并因具有完整性、稀缺性、重要性等特征，在海内外引起轰动，1990年入选全国十大考古新发现。
▲“郧县人”遗址无人机航拍照片
▲“郧县人”遗址三维模型
30年来，国内外专家学者围绕“郧县人”课题潜心研究，产生了一大批重大科研成果，并先后对遗址开展了5轮考古发掘。2021年，为推动“郧县人”遗址保护利用和东亚人类起源演化研究，湖北省文物考古研究院联合武汉大学、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所，启动了学堂梁子（郧县人）遗址第六轮考古发掘。来自武汉大学历史学院、长江文明考古研究院 、文化遗产智能计算实验室的李英华教授、黄先锋教授、邹秋实副教授、牛文渊博士后及其他硕士、博士研究生参与了本次考古工作，“郧县人”3号头骨正是第六轮考古发掘的工作成果。
▲“郧县人”3号头骨化石（图源：国家文物局）
在对“郧县人”考古发掘现场和3号头骨化石进行高精度三维重建的过程中，武汉大学数字化团队遇到的最大挑战是多尺度三维模型的配准和数据融合处理。在空间上，从面积近4平方公里的遗址到面积为300平方米左右的考古发掘方舱再到面积约为1平方米的头骨化石出土地，要实现空间尺度差异如此显著的三维模型的统一和整合需要非常大的技术调整。
▲考古方舱内景
在时间上，考古发掘持续数月，前后采集的用于三维建模的照片超20万张，对不同时间尺度采集的摄影测量数据和激光扫描数据进行融合是一项技术难题。而与此形成对照的是，考古发掘现场存在计算机算力不足、现场环境破碎、缺乏测绘控制点等客观不利条件，多尺度三维模型的配准与多模态数据融合面临更大挑战。
▲现场查看“郧县人”头骨化石激光点云数据
▲运用无人机进行摄影测量
针对这些难题，团队决定采用云计算的方式来克服考古现场算力不足的问题。将考古现场采集的原始数据通过互联网传输至武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室，运用实验室的高性能计算机处理数百公里之外的郧县人考古现场三维建模数据，最终获得了良好的效果。与此同时，他们采用了新的三维建模算法，成功克服考古现场的不利条件，并专门设计制作了适合遗址现场的测绘控制点以确保考古发掘全过程的高精度三维建模，助力考古发掘成功推进。
▲实现3D模型融合
▲实现多尺度模型融合
自2021年“郧县人遗址”启动新发掘以来，武汉大学数字化团队通过无人机摄影、激光扫描、摄影测量、高清建模等技术，数字化采集、分析和处理“郧县人”遗址考古环境和“郧县人”3号头骨化石信息，构建“郧县人”遗址的“数字世界”，同时保存“郧县人”3号头骨化石出土全过程的每一步证据。邹秋实表示，这是目前为止考古学上精度最高的数字化工程，后续通过利用这些数据，借助3D打印技术，可以轻松制作出“郧县人”3号头骨高精度展示件。
▲运用手持式三维激光扫描仪对动物化石进行激光扫描
“郧县人”3号头骨化石出土过程的数字化处理，使得考古信息得以完整保留。邹秋实介绍，对“郧县人”遗址的数字化处理分为两个阶段：在第一个阶段，团队完成了“郧县人”遗址周边4平方公里的无人机倾斜摄影和高清实景三维建模，并实时跟进遗址发掘进展，规范遗址发掘过程及地层、遗物数字化记录的工作流程。同时借助高效建模软件，成功完成了地层、遗物实时三维建模的工作。
▲郧县人遗址的3D模型及其地理环境
（其中a为高精度几何模型，b为高真实感纹理模型）
▲遗址现场建模
“郧县人”3号头骨发现后，数字化处理进入第二阶段。武大数字化团队采用了包括手持式激光扫描（精度0.2mm）、架站式激光扫描（精度1mm）、倾斜摄影测量等在内的多种方法对该头骨及地层所有遗物完成了高清建模，实现头骨埋藏环境与解剖学信息精细化保存。
▲遗址现场进行手持式激光扫描
在遗址数字考古工作中，团队探索出一个完整的工作流程并研发了一系列新的技术方法，实现摄影测量与激光扫描优势互补，不仅提升了三维重建技术在动态记录持续发掘遗址的灵活性和可行性，还获得了“郧县人”遗址第6次发掘过程的4D模型。
▲摄影测量与激光扫描优势互补
“所有的考古都是一个不可逆的过程，而数字化让考古每一个阶段的信息得以完整保留。”通过数字技术把不可逆变为可逆，使百万年前的人类文化遗产在数字世界中得以永生，为精细化复原展示头骨和后续开展头骨深度科学研究奠定了坚实基础。
“神奇的518！”是这次考古团队中广为传播的一句话。1989年5月18日，“郧县人”遗址首次发现第一枚古人类头骨化石。2022年，“郧县人”3号人类头骨化石再次在5月18日面世，更为巧合的是，3号头骨化石距离1、2号头骨化石出土地仅相距约30米。时隔33年，“郧县人”遗址再次迎来新的重大发现，这让所有参与考古工作的团队成员倍感振奋。
2023年3月28日，“郧县人”遗址入选“2022年度全国十大考古新发现”，成为当时唯一入选的旧石器时代遗址。由武汉大学考古团队参与发掘的“郧县人”3号头骨是迄今欧亚内陆发现的保存最为完好的距今百万年的古人类头骨化石，保留了该阶段人类重要而稀缺的解剖学特征。该化石处在古人类近200万年演化历程的中间和关键环节上，实证了我国百万年的人类演化史，为探讨东亚古人类演化模式、东亚直立人来源、东亚直立人与智人演化关系等重大课题提供了翔实而关键的证据。
2024年8月，由武汉大学长江文明考古研究院牛文渊博士后和陆成秋研究员（湖北省文物考古研究院）担任共同第一作者，武汉大学长江文明考古研究院、文化遗产智能计算实验室黄先锋教授、李英华教授担任共同通讯作者的题为“Dynamically documenting archaeological excavations based on 3D modeling: a case study of the excavation of the #3 fossil of hominin cranium from Yunxian, Hubei, China”的研究论文在文化遗产国际顶级期刊Heritage Science上发表。这篇论文不仅展现了武大在“郧县人”遗址数字化领域的最新研究成果，更是对武汉大学在“郧县人”遗址数字化领域深耕细作、不断探索的生动写照，助力我国文化遗产保护与数字化技术的深度融合。
▲考古发掘流程的动态记录
在科技日新月异的今天，历史的记忆在数字世界得以永生，古老的遗址在教育传承中焕发出新的生机与活力。武汉大学长江文明考古研究院院长刘礼堂教授表示，“郧县人”的考古发掘，是我国对人类起源探究的重大成果，证明汉江流域是人类的重要发祥地之一。将“郧县人”写入初中历史教科书，对激发全国青少年爱国热情、坚定文化自信、建设中华民族现代文明有着深远的历史和现实意义。
沉睡百万年，一醒惊天下
在无数考古人员的不懈努力下
古人类演化历程得以明晰
我们相信
“郧县人”写入初中历史教科书
人类历史将在孩子们的心中串联
以“郧县人”为引
实现跨越百万年的时空对话
探索人类起源之路
感谢武汉大学历史学院
武汉大学长江文明考古研究院
武汉大学文化遗产智能计算实验室
武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室
封面图：韦冠丞
文字整理：肖雨涵 张媛
摄影：由受访人提供
编辑＆责编：张媛
审核：张佳宁
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